ଗȨɍɫȮĘർǻ 図 : a)3 次元自由粒子の波数空間におけるエネルギー固有値の分布の様子 b) マクロなサイズの系 L ) における W E) と ΩE) の対応 として与えられる 周期境界条件を満たす波数 kn は kn = πn, L n = 0, ±, ±, 7) となる 長さ L の有限

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2.1: n = N/V ( ) k F = ( 3π 2 N ) 1/3 = ( 3π 2 n ) 1/3 V (2.5) [ ] a = h2 2m k2 F h2 2ma (1 27 ) (1 8 ) erg, (2.6) /k B 1 11 / K

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C el = 3 2 Nk B (2.14) c el = 3k B C el = 3 2 Nk B

1 (Berry,1975) 2-6 p (S πr 2 )p πr 2 p 2πRγ p p = 2γ R (2.5).1-1 : : : : ( ).2 α, β α, β () X S = X X α X β (.1) 1 2

1 No.1 5 C 1 I III F 1 F 2 F 1 F 2 2 Φ 2 (t) = Φ 1 (t) Φ 1 (t t). = Φ 1(t) t = ( 1.5e 0.5t 2.4e 4t 2e 10t ) τ < 0 t > τ Φ 2 (t) < 0 lim t Φ 2 (t) = 0

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30

V(x) m e V 0 cos x π x π V(x) = x < π, x > π V 0 (i) x = 0 (V(x) V 0 (1 x 2 /2)) n n d 2 f dξ 2ξ d f 2 dξ + 2n f = 0 H n (ξ) (ii) H

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物性物理学 I( 平山 ) 補足資料 No.6 ( 量子ポイントコンタクト ) 右図のように 2つ物質が非常に小さな接点を介して接触している状況を考えましょう 物質中の電子の平均自由行程に比べて 接点のサイズが非常に小さな場合 この接点を量子ポイントコンタクトと呼ぶことがあります この系で左右の2つ

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I ( ) 1 de Broglie 1 (de Broglie) p λ k h Planck ( Js) p = h λ = k (1) h 2π : Dirac k B Boltzmann ( J/K) T U = 3 2 k BT

IA

x E E E e i ω = t + ikx 0 k λ λ 2π k 2π/λ k ω/v v n v c/n k = nω c c ω/2π λ k 2πn/λ 2π/(λ/n) κ n n κ N n iκ k = Nω c iωt + inωx c iωt + i( n+ iκ ) ωx

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. ev=,604k m 3 Debye ɛ 0 kt e λ D = n e n e Ze 4 ln Λ ν ei = 5.6π / ɛ 0 m/ e kt e /3 ν ei v e H + +e H ev Saha x x = 3/ πme kt g i g e n

t = h x z z = h z = t (x, z) (v x (x, z, t), v z (x, z, t)) ρ v x x + v z z = 0 (1) 2-2. (v x, v z ) φ(x, z, t) v x = φ x, v z

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p = mv p x > h/4π λ = h p m v Ψ 2 Ψ

1 1 sin cos P (primary) S (secondly) 2 P S A sin(ω2πt + α) A ω 1 ω α V T m T m 1 100Hz m 2 36km 500Hz. 36km 1

2000年度『数学展望 I』講義録

II No.01 [n/2] [1]H n (x) H n (x) = ( 1) r n! r!(n 2r)! (2x)n 2r. r=0 [2]H n (x) n,, H n ( x) = ( 1) n H n (x). [3] H n (x) = ( 1) n dn x2 e dx n e x2


4.6 (E i = ε, ε + ) T Z F Z = e βε + e β(ε+ ) = e βε (1 + e β ) F = kt log Z = kt log[e βε (1 + e β )] = ε kt ln(1 + e β ) (4.18) F (T ) S = T = k = k

5. [1 ] 1 [], u(x, t) t c u(x, t) x (5.3) ξ x + ct, η x ct (5.4),u(x, t) ξ, η u(ξ, η), ξ t,, ( u(ξ,η) ξ η u(x, t) t ) u(x, t) { ( u(ξ, η) c t ξ ξ { (

物性基礎

( ) ( 40 )+( 60 ) Schrödinger 3. (a) (b) (c) yoshioka/education-09.html pdf 1

x () g(x) = f(t) dt f(x), F (x) 3x () g(x) g (x) f(x), F (x) (3) h(x) = x 3x tf(t) dt.9 = {(x, y) ; x, y, x + y } f(x, y) = xy( x y). h (x) f(x), F (x

1 9 v.0.1 c (2016/10/07) Minoru Suzuki T µ 1 (7.108) f(e ) = 1 e β(e µ) 1 E 1 f(e ) (Bose-Einstein distribution function) *1 (8.1) (9.1)

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S I. dy fx x fx y fx + C 3 C dy fx 4 x, y dy v C xt y C v e kt k > xt yt gt [ v dt dt v e kt xt v e kt + C k x v + C C k xt v k 3 r r + dr e kt S dt d

ma22-9 u ( v w) = u v w sin θê = v w sin θ u cos φ = = 2.3 ( a b) ( c d) = ( a c)( b d) ( a d)( b c) ( a b) ( c d) = (a 2 b 3 a 3 b 2 )(c 2 d 3 c 3 d

() n C + n C + n C + + n C n n (3) n C + n C + n C 4 + n C + n C 3 + n C 5 + (5) (6 ) n C + nc + 3 nc n nc n (7 ) n C + nc + 3 nc n nc n (

(3) (2),,. ( 20) ( s200103) 0.7 x C,, x 2 + y 2 + ax = 0 a.. D,. D, y C, C (x, y) (y 0) C m. (2) D y = y(x) (x ± y 0), (x, y) D, m, m = 1., D. (x 2 y

(1.2) T D = 0 T = D = 30 kn 1.2 (1.4) 2F W = 0 F = W/2 = 300 kn/2 = 150 kn 1.3 (1.9) R = W 1 + W 2 = = 1100 N. (1.9) W 2 b W 1 a = 0

II Karel Švadlenka * [1] 1.1* 5 23 m d2 x dt 2 = cdx kx + mg dt. c, g, k, m 1.2* u = au + bv v = cu + dv v u a, b, c, d R

1. z dr er r sinθ dϕ eϕ r dθ eθ dr θ dr dθ r x 0 ϕ r sinθ dϕ r sinθ dϕ y dr dr er r dθ eθ r sinθ dϕ eϕ 2. (r, θ, φ) 2 dr 1 h r dr 1 e r h θ dθ 1 e θ h

: (a) ( ) A (b) B ( ) A B 11.: (a) x,y (b) r,θ (c) A (x) V A B (x + dx) ( ) ( 11.(a)) dv dt = 0 (11.6) r= θ =

FEM原理講座 (サンプルテキスト)

I ( ) 2019

) a + b = i + 6 b c = 6i j ) a = 0 b = c = 0 ) â = i + j 0 ˆb = 4) a b = b c = j + ) cos α = cos β = 6) a ˆb = b ĉ = 0 7) a b = 6i j b c = i + 6j + 8)

1 nakayama/print/ Def (Definition ) Thm (Theorem ) Prop (Proposition ) Lem (Lemma ) Cor (Corollary ) 1. (1) A, B (2) ABC

ポリトロープ、対流と輻射、時間尺度

5 5.1 E 1, E 2 N 1, N 2 E tot N tot E tot = E 1 + E 2, N tot = N 1 + N 2 S 1 (E 1, N 1 ), S 2 (E 2, N 2 ) E 1, E 2 S tot = S 1 + S 2 2 S 1 E 1 = S 2 E

2 1 x 2 x 2 = RT 3πηaN A t (1.2) R/N A N A N A = N A m n(z) = n exp ( ) m gz k B T (1.3) z n z = m = m ρgv k B = erg K 1 R =

x A Aω ẋ ẋ 2 + ω 2 x 2 = ω 2 A 2. (ẋ, ωx) ζ ẋ + iωx ζ ζ dζ = ẍ + iωẋ = ẍ + iω(ζ iωx) dt dζ dt iωζ = ẍ + ω2 x (2.1) ζ ζ = Aωe iωt = Aω cos ωt + iaω sin

I A A441 : April 21, 2014 Version : Kawahira, Tomoki TA (Kondo, Hirotaka ) Google

.2 ρ dv dt = ρk grad p + 3 η grad (divv) + η 2 v.3 divh = 0, rote + c H t = 0 dive = ρ, H = 0, E = ρ, roth c E t = c ρv E + H c t = 0 H c E t = c ρv T

ω 0 m(ẍ + γẋ + ω0x) 2 = ee (2.118) e iωt x = e 1 m ω0 2 E(ω). (2.119) ω2 iωγ Z N P(ω) = χ(ω)e = exzn (2.120) ϵ = ϵ 0 (1 + χ) ϵ(ω) ϵ 0 = 1 +

S I. dy fx x fx y fx + C 3 C vt dy fx 4 x, y dy yt gt + Ct + C dt v e kt xt v e kt + C k x v k + C C xt v k 3 r r + dr e kt S Sr πr dt d v } dt k e kt

高知工科大学電子 光システム工学科


Maxwell

,,,17,,, ( ),, E Q [S T F t ] < S t, t [, T ],,,,,,,,

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18 I ( ) (1) I-1,I-2,I-3 (2) (3) I-1 ( ) (100 ) θ ϕ θ ϕ m m l l θ ϕ θ ϕ 2 g (1) (2) 0 (3) θ ϕ (4) (3) θ(t) = A 1 cos(ω 1 t + α 1 ) + A 2 cos(ω 2 t + α

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(iii) 0 V, x V, x + 0 = x. 0. (iv) x V, y V, x + y = 0., y x, y = x. (v) 1x = x. (vii) (α + β)x = αx + βx. (viii) (αβ)x = α(βx)., V, C.,,., (1)

The Physics of Atmospheres CAPTER :

m(ẍ + γẋ + ω 0 x) = ee (2.118) e iωt P(ω) = χ(ω)e = ex = e2 E(ω) m ω0 2 ω2 iωγ (2.119) Z N ϵ(ω) ϵ 0 = 1 + Ne2 m j f j ω 2 j ω2 iωγ j (2.120)

i Γ

Gauss Gauss ɛ 0 E ds = Q (1) xy σ (x, y, z) (2) a ρ(x, y, z) = x 2 + y 2 (r, θ, φ) (1) xy A Gauss ɛ 0 E ds = ɛ 0 EA Q = ρa ɛ 0 EA = ρea E = (ρ/ɛ 0 )e

多次元レーザー分光で探る凝縮分子系の超高速動力学

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5 H Boltzmann Einstein Brown 5.1 Onsager [ ] Tr Tr Tr = dγ (5.1) A(p, q) Â 0 = Tr Âe βĥ0 Tr e βĥ0 = dγ e βh 0(p,q) A(p, q) dγ e βh 0(p,q) (5.2) e βĥ0

ハートレー近似(Hartree aproximation)

液晶の物理1:連続体理論(弾性,粘性)

KENZOU

x,, z v = (, b, c) v v 2 + b 2 + c 2 x,, z 1 i = (1, 0, 0), j = (0, 1, 0), k = (0, 0, 1) v 1 = ( 1, b 1, c 1 ), v 2 = ( 2, b 2, c 2 ) v

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Lecture 12. Properties of Expanders

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(Compton Scattering) Beaming 1 exp [i (k x ωt)] k λ k = 2π/λ ω = 2πν k = ω/c k x ωt ( ω ) k α c, k k x ωt η αβ k α x β diag( + ++) x β = (ct, x) O O x

A = A x x + A y y + A, B = B x x + B y y + B, C = C x x + C y y + C..6 x y A B C = A x x + A y y + A B x B y B C x C y C { B = A x x + A y y + A y B B

i 18 2H 2 + O 2 2H 2 + ( ) 3K

I-2 (100 ) (1) y(x) y dy dx y d2 y dx 2 (a) y + 2y 3y = 9e 2x (b) x 2 y 6y = 5x 4 (2) Bernoulli B n (n = 0, 1, 2,...) x e x 1 = n=0 B 0 B 1 B 2 (3) co

領域シンポ発表

(Bessel) (Legendre).. (Hankel). (Laplace) V = (x, y, z) n (r, θ, ϕ) r n f n (θ, ϕ). f n (θ, ϕ) n f n (θ, ϕ) z = cos θ z θ ϕ n ν. P ν (z), Q ν (z) (Fou

: 2005 ( ρ t +dv j =0 r m m r = e E( r +e r B( r T 208 T = d E j 207 ρ t = = = e t δ( r r (t e r r δ( r r (t e r ( r δ( r r (t dv j =

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( ) ) ) ) 5) 1 J = σe 2 6) ) 9) 1955 Statistical-Mechanical Theory of Irreversible Processes )

f(x) = x (1) f (1) (2) f (2) f(x) x = a y y = f(x) f (a) y = f(x) A(a, f(a)) f(a + h) f(x) = A f(a) A x (3, 3) O a a + h x 1 f(x) x = a

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M3 x y f(x, y) (= x) (= y) x + y f(x, y) = x + y + *. f(x, y) π y f(x, y) x f(x + x, y) f(x, y) lim x x () f(x,y) x 3 -


( ) sin 1 x, cos 1 x, tan 1 x sin x, cos x, tan x, arcsin x, arccos x, arctan x. π 2 sin 1 x π 2, 0 cos 1 x π, π 2 < tan 1 x < π 2 1 (1) (

数学Ⅱ演習(足助・09夏)

Transcription:

: Email: mizushima@mp.es.osaka-u.ac.jp, D38 0 08 5 S = k B ln W ) W n [] [] 5 N. 6 d h m dx ϕ nx) = E n ϕ n x) ) L 5 ϕ n x = 0) = ϕ n x = L) = 0, N k n ϕ n = N sink n x), E n = h k n m 3) k n = nπ, n =,, 3, 4) L k n = π/l, π/l, 3π/L, ) L L ϕ n x + L) = ϕ n x) 5) x = L x = 0 L 5 ϕ n x) = N e iknx, E n = h k n m 6)

ଗȨɍɫȮĘർǻ 図 : a)3 次元自由粒子の波数空間におけるエネルギー固有値の分布の様子 b) マクロなサイズの系 L ) における W E) と ΩE) の対応 として与えられる 周期境界条件を満たす波数 kn は kn = πn, L n = 0, ±, ±, 7) となる 長さ L の有限領域 の場合との違いは 倍の係数が余分についていることと n の定義域が拡大して いることである これに応じて 波数も kn =,, π/l, 0, π/l, + の値をとることができる こ の違いに応じて どちらのエネルギー準位から出発するかで熱力学的重率やエントロピーの計算過程で違い が生じるが その違いは些細なものであり 結果的に得られる熱力学量などは同じである そこで 以下で は 長さ L の周期境界条件 の結果から出発することにする 長さLの有限領域 については練習問題として 各自確認しておくと良い. 3 次元自由粒子への拡張 3 次元自由粒子 つのエネルギー準位はシュレディンガー方程式 )] [ h + + ϕn r) = En ϕn r) m x y z 8) を解くことで与えられる 周期境界条件 ϕn x + L, y, z) = ϕn x, y, z), ϕn x, y + L, z) = ϕn x, y, z), ϕn x, y, z + L) = ϕn x, y, z) 9) を適用すると エネルギー準位は En = ) h k + ky + kz, m x kx = πnx, L nx = 0, ±, ±, 0) と与えられる ky, kz も同様 やはり波数は量子化されている 実際の系 物質系 はマクロなサイズである そこで L とすると 波数の とび π/l は 0 と なり ゆえに自由粒子はほぼ連続的な波数をとることが許される それに伴ってエネルギー準位も連続的と なる このような連続準位を持つ系において どのように熱力学的重率 W を数え上げるかということを次 節で見ていく 理想気体の統計力学 前節に示した自由粒子のエネルギー準位から どのように熱力学的重率 W を数え上げるかについて議論 する 理想気体系でのエントロピーの計算については 次節の古典統計近似にも関係してくる

. W 0) 3 W E ΩE) ΩE) )/ ) ΩE) = ) k x, k y, k z ) 0) π/l π/l) 3 0) E n = h k m x + ky + kz ) E ) k x + k y + k z = me h 3) me/ h 3 ΩE) = π/l) 3 ) me/ h 3 4) ΩE) = V π h) 3 4π 3 me)3/ 5) V = L 3 E ΩE) E W E) E n 0) h /ml L 0 E ΩE) W E) W E) = E E + E E 0 W E) E 0 = ΩE + E) ΩE) 6) W E) = dωe) E 7) de DE) = dωe) de 8) E t E h/ t 9) h = π h E 3

E W E) W E) 7) W E) = N! dωe) E de dωe) E de N! 0) 0). N N N E n = E n ) + E n ) + E n 3) + + E n N) ) E n j) j 0) j k x j), k n j), k z j) ) N 3N E ) ) + + k ) x k ) y k ) z ) + + k N) x ) + k N) y ) + k N) z ) me h ) 3N me/ h π/l π/l) 3N N E 4) ΩE) = π/l) 3N ) me/ h 3N n R V n R) V n R) = ΩE) = 3) πn/ nγn/) Rn 4) V N π h) 3N π 3N/ 3NΓ3N/) me)3n/ 8) Γz), n 0 Γn + ) = n!, Γ n + ) Γz) = t z e t dt 5) 0 = n)! π 6) n n! Γn + ) = nγn) 7) 4

N N W 0) 8) S = k B ln W { [ ] ) 3 4πmE V S = Nk B ln 3π h) + ln + 5 } ) E + k B ln N N E Nk B k B N E N { [ ] ) 3 4πmE V S Nk B ln 3π h) + ln + 5 } N N 30) E, V, N) 9) 30) S = SE, V, N) 3) λ λ SλE, λv, λv ) = λse, V, N) 3) S T = S E, P V = S E E = 3 Nk BT, P V = Nk B T 33) 5.3 N! 0) N! N! 30) lnv/n) { [ ] 3 4πmE S Nk B ln 3π h) + ln V + 5 } N 3) N! N! N N N N! N! 0) N! ϕr) e ir r r ϕr) = 34) 5

: ϕx) e x /a 35) a N! N! N! 3 W 0) ) dω S = k B ln W k B ln de E ln E/E) r p r p r, p) N 6N 36) r, r,, r N, p, p,, p N ) 37) 3 H = Hr, r,, r N ; p, p,, p N ) 38) 3 6

E E ) ΩE) 6N E 39) 3. m, ω x, p) Hx, p) = p m + mω x 40) E ΩE) 39) E AE) E x, p) Hx, p) E 4) p m + mω x E 4) me E/mω E AE) 4 AE) = πe ω 43) AE) ΩE) ΩE) AE) ΩE) AE) x, p) x, p) E n = n hω, n = 0,,, 44) 43) E AE) AE n ) = πe n hω = π h)n 45) Bohr-Sommerfeld) x, p) π h) 4 [ ] [ ] π 7

d N π h) dn AE) N! π h) dn ΩE) = AE) π h) dn 0) N! 46) 3. 3 3 H = 3N j= p j m 47) N p, p,, p 3N ) E ΩE) E AE) ΩE) = AE) 48) N!π h) 3N AE) AE) = dx dx 3N dp dp 3N = H E 3N j= dx j H E dp j 49) 6N H E 5 V H E 3N j= p j me 5) 3N me AE) = V 3N N ) me = π 3N/ 3NΓ3N/) V N me) 3N/ 5) S = SE, V, N) 6 5 n a j = a a a 3 a n. 50) j= 6 8

3.3 3 7 N 3 H = 3N j= [ ] p j m + mω x j AE) = 3N j= dx j H E 53) dp j 54) [ ] 3N p j m + mω x j E 55) j= 6N p j = p j m, x j = m ωx j 56) 6N AE) = ) 3N 3N ω j= d x j H E d p j 57) /ω) 3N x + + x 3N + p + + p 3N E 58) 6N E E ΩE) = π h) 3N AE), AE) = 3NΓ3N) ) 3N πe 59) ω N! ) dω S k B ln de E 60) T = S E E = 3Nk BT 6) C = de dt = 3Nk B 6) 6 9

A n n n R V n R) V n R) = πn/ nγn/) Rn 63) Γ n x, x,, x n ) n R x + x + + x n = R 64) V n R) = dx dx dx n 65) x + +x n =R n [ ] n c n : I n n V n R) = c n R n 66) e x +x + +x n ) dx dx dx n 67) [ I n = e dx] x = π n/ 68) x, x,, x n ) r = x +x + +x n r r +dr V n r + dr) V n r) = dv r) dr = nc n r n dr 69) dr dr 0 I n n I n = t = r 0 e r nc n r n dr = nc n 68) 70) c n 0 t n/ e t dt = n ) nc nγ 70) [] [] 0